Name: 表面筋電からEPPコンポーネントの抽出 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-12-16T16:05:00.000+00:00
Duration: 7 min 16 s
Description: 学ぶ表面筋電図からエンドプレート電位（EPP）成分をデジタルフィルタリングで抽出する手法。約30Hzの振動特性を解析し、神経筋接合部の機能理解と医療応用に貢献する。

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私はこのレポートを書くのに彼の親切なサポートのために、デビッドカールソン、松本歯科大学の英語の教授に大きな感謝を提供したいと思います。私もこの調査の対象としての彼のコンプライアンスのため忠史足立、私たちの研究室でseminaristを、感謝したいと思います。

1。 EMG電極の調製<ol><li> nine電極を準備することから始めます。それらの8つは筋肉以上のサイトからの信号を記録するために使用、もう一方は参照電極であるされています。 </li><li>アンプへの記録と参照電極を接続した後、電気伝導度のペーストでディスクを埋めます。すべてのタイプはOKですが、低い流体のタイプが優れている。 </li><li>皮膚に電極を取り付ける前に、しっかりと被写体を持っている、と顔咬筋のおおよその位置を決定する。 </li><li>咬筋の優れた腱は、下顎の角度に頬骨弓、およびその下位の腱に付着。 </li><li>同じ電極間距離の粘着テープの長い部分にeight記録電極を置き、そして皮膚の表面に配列を添付。最初の記録電極は、頬骨弓、下顎の角度で最後に置かれます。 </li><li>最後に、鼻の先端に参照電極を取り付けます。 </li></ol> 2。 EMG記録<ol><li>録音を開始するには、初のマルチチャンネルアナログアンプ（MEG6100）のパラメータを設定します。 × 500、0.5 Hzまでの低域通過フィルタ、および10 kHzのハイパスフィルタにゲインを設定します。 </li><li>アナログ - デジタルコンバータ（PCI - MIO - 16E - 4）にアナログアンプの8つの出力を接続します。デジタル信号は20kHzのサンプリングレートでLabVIEWソフトウェアで処理されます。 </li><li>すべてが接続されている場合は、同側で迅速にチューインガム、ガム噛みしめ時の記録的な筋電図。 </li><li> 8つのチャネルからのトレースが記録プロセスが完了した直後に、LabViewのディスプレイ上に表示されます。 </li></ol> 3。その特徴のEPPの抽出と観察<ol><li> EPPの成分を抽出するには、最初の高カットデジタルフィルタ（バターワースフィルタ）を使用して生の筋電図から活動電位のコンポーネントを削除します。 </li><li> 10 Hzのカットオフ周波数とフィルタの適用を開始。正または負の方向に偏向する徐波が表示されます。この波は、EPPに対応し、極性の違いは、エンドプレートの現在のシンクソースの関係を反映している。 </li><li>咬筋から録音する場合、波の最も負のたわみが最も劣るレコーディングのサイトからのトレースが期待されている、と極性は、そのサイトから離れて3つのサイトの周りにシフトすべきである。 </li><li> EPPの成分の大きさは、たわみやたわみ時の面積のピーク点として測定することができる。 </li><li> EPPの成分の極性の変化はほとんど陰性波を示した基準チャネルに対して、各チャンネルからEPPの波をプロットすることにより決定することができます。 </li><li>今のカットオフ周波数を増やすことによって、徐波は振動になります。振動は増加するカットオフ周波数を増加すると一般的には30Hzのカットオフ周波数で明らかになるであろう。 </li><li>波の位相は、10Hzのフィルタ処理されたEPP波の極性が反転を見せたするトレース間の逆になります。 </li><li>振動の位相シフトは、10HzのフィルタリングされたEPPの波に適用された同一のグラフで確認することができます。 </li><li>発振の近隣の正及び/または負のピーク間の間隔から、我々は、発振周波数の近似値を得ることができます</li></ol> 4。 EMGの記録結果<img src="/files/ftp_upload/1653/1653Fig1a.jpg" alt="図1"> 図1a：ここに示されてから記録された咬筋に沿って8つのサイトの概略図である。 <img src="/files/ftp_upload/1653/1653Fig1b.jpg" alt="図1 B"> 図1b：我々は同側で迅速なガムの噛みしめに対応して咬筋以上のサイトから同時に記録したモノポーラの筋電図のサンプルを参照してください。 EPPのコンポーネントは、それぞれの生のEMGに重畳される10Hzのカットオフ周波数、高カットデジタルフィルタを用いて抽出した。この試験では、ほとんどの負偏差は、トレース- 5、-6およびトレース- 3の間に変更極性で観察された。 <img src="/files/ftp_upload/1653/1653Fig1c.jpg" alt="図1c"> 図1cは：ハイカットデジタルフィルタのカットオフ周波数が30Hzをするように設定された場合、徐波が発振を示した。その段階でも10HzのフィルタリングされたEPP波の極性が変更されたトレース3、全体にシフト。発振の隣接する正のピーク間の間隔を測定した。このテーマでは、平均間のピーク間隔は31.7でした​​± 16の録音は6.5ミリ秒。

<ol><li>Eccles, J. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aEccles%2C+JC+%22The+physiology+of+synapses%22">The physiology of synapses</a>. , 1st ed, Springer-Verlag. Berlin. (1964).</li>
<li>Mitzdorf, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+source-density+method+and+application+in+cat+cerebral+cortex%3A+investigation+of+evoked+potentials+and+EEG+phenomena%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Current source-density method and application in cat cerebral cortex: investigation of evoked potentials and EEG phenomena.</a> Physiol. Rev. 65, 37-100 (1985).</li>
<li>Rall, W., Shepherd, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+reconstruction+of+field+potentials+and+dendrodendritic+synaptic+interactions+in+olfactory+bulb%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Theoretical reconstruction of field potentials and dendrodendritic synaptic interactions in olfactory bulb.</a> J. Neurophysiol. 31, 884-915 (1968).</li>
<li>Richardson, T. L., Turner, R. W., Miller, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Action-potential+discharge+in+hippocampal+CA1+pyramidal+neurons%3A+current+source+density+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Action-potential discharge in hippocampal CA1 pyramidal neurons: current source density analysis.</a> J. Neurophysiol. 58, 981-996 (1987).</li>
<li>Kumai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Location+of+the+neuromuscular+junction+of+the+human+masseter+muscle+estimated+from+the+low+frequency+component+of+the+surface+electromyogram%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Jpn.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Location of the neuromuscular junction of the human masseter muscle estimated from the low frequency component of the surface electromyogram.</a> J. Jpn. Physiol. 55, 61-68 (2005).</li>
<li>Mito, K., Sakamoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distribution+of+muscle+fiber+conduction+velocity+of+m.+masseter+during+voluntary+isometric+contraction%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Distribution of muscle fiber conduction velocity of m. masseter during voluntary isometric contraction.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 40, 275-285 (2000).</li>
<li>Tokunaga, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-dimensional+configuration+of+the+myoneural+junctions+of+human+masticatory+muscle+detected+with+matrix+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Oral+Rehabili%22%5BJournal%5D)">Two-dimensional configuration of the myoneural junctions of human masticatory muscle detected with matrix electrode.</a> J. Oral Rehabili. 25, 329-334 (1998).</li>
<li>Rohen, J. H., Yokochi, C., Lűtjen-Drecoll, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRohen%2C+JH+%22Color+atlas+of+anatomy%22">Color atlas of anatomy</a>. , 6th ed, Lippincott Williams and Wilkins. Philadelphia. (2006).</li>
<li>Wichmann, T., DeLong, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oscillation+in+the+basal+ganglia%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Oscillation in the basal ganglia.</a> Nature. 400, 621-622 (1999).</li>
</ol>

<ol><li>負の電位がによって、フローの現在のエンドプレートの、と肯定的な偏向によって形成されると考えられているとして、そのフローアウト[1,2,3,4]、ほとんどの陰性波を示すトレースはに対応している必要があります神経筋接合部を配置するサイト[5]。図1bは、咬筋の神経筋接合部がおよそ運動単位活動電位[6,7]の伝導の方法を利用する別の方法で得られた結果と同じである下顎の角度にその劣る部分の近くに見つけることを示します。 </li><li>咬筋は、解剖学的特徴立体構造を持っています：その優れた腱は非常に長いです、そしてその下腱、非常に短い[8]。 EPPのコンポーネント（およびその振動の位相）の極性は、筋線維が腱に移行すると推定されている部分全体にシフトする傾向があった。これは、シナプス電流のほとんどは、腱から流出することを示唆している。 </li><li> EPPの振動は、α-運動ニューロンのリズムグループの放電から実質的に発信すると考えられており、その筋肉の収縮が断続的に調整されていることを示しています。このような放電パターンが高い中枢神経系に[9]を構築することもできますが、それがγ-運動ニューロンによって設定されたα-運動ニューロンの活動でゴルジ腱器官の抑制フィードバッ...

<table><tbody><tr><td>アナログフィルタ</td><td>日本光電</td><td>MEG6100</td><td>プリアンプ、メインアンプ</td></tr><tr><td>A/Dコンバータ</td><td>National Instruments</td><td>PCI-MIO-16E-4</td><td>コンピュータ用PCIボード</td></tr><tr><td>接続インターフェース</td><td>National Instruments</td><td>BNC-2090</td><td>8ch BNCアダプタ</td></tr><tr><td>ディスク電極</td><td>日本光電</td><td>NS-11</td><td>Ag/AgCl (&amp;#934;8mm)</td></tr><tr><td>電極ペースト</td><td>三進</td><td>SA-5</td><td>半流動性カーボンペースト</td></tr><tr><td>LabVIEW (デジタルフィルタ)</td><td>National Instruments</td><td>V. 8.5</td><td>プログラミング言語</td></tr><tr><td>チューインガム</td><td>ロッテ</td><td>グリーンガム</td><td>クレンチング時のテスト食品</td></tr></tbody></table>

表面筋電からeppコンポーネントの抽出

Extraction of the EPP Component from the Surface EMG

神経筋接合部の近くで記録された特に表面筋電図（EMG）は、、適切な信号をフィルタで抽出することができます終板電位（EPP）コンポーネントを含むことが期待されている。二つの要素が重要になります。EMGはモノポーラ方式で記録されている必要があります、とEPPを対応する低周波信号が除去されていないので、録音が行われている必要があります。このレポートでは、被験者に咬筋の筋電図からEPPの成分を抽出する方法を説明します。表面筋電図は、迅速なガムを噛みしめへの応答における下顎角に頬骨弓から等しい電極間距離で、筋肉を介して一緒に整列従来のディスク電極を用いて8つのサイトから記録されます。参照電極は、鼻の先端に配置されます。 EPPのコンポーネントは、10から35 Hzの範囲で高カットデジタルフィルタ（2次元バターワースフィルタ）を適用することにより、生の筋電図から抽出されます。フィルターは10Hzに設定されている場合、抽出されたEPP波は記録部位に応じて、負または正のそらします。極性の違いは、神経筋接合部に対応するほとんどの陰性波を示すサイトで、エンドプレートの現在のシンクソースの関係を反映している。咬筋の場合には、神経筋接合部が下顎角に近い下部に位置すると推定されている。 EPPの成分は高カットデジタルフィルタのカットオフ周波数を30 Hzに設定されている面白い発振を示す。 EPP振動は筋肉の収縮が断続的に調整されていることを示します。疾患の様々な種類に伴う異常な震えが遅くなり、停止することが困難なこのEPPの振動、と実質的に原因である可能性があります。

終板電位（EPP）コンポーネントは、デジタルフィルタを用いて表面筋電図から抽出することができます。抽出されたEPPは約30 Hzの周波数で振動を示しています。

表面筋電からEPPコンポーネントの抽出

表面筋電図（EMG）、特に神経筋接合部の近傍で記録されたものは、終板電位（EPP）成分を含んでいると考えられています。

イオン性シナプス機構において、ポストシナプス膜は脱分極電位の電流のシンクとなります。終板周囲の外媒には、モノポーラ表面EMGで検出可能な遠隔点に対する負の電位場が生じると考えられます。終板電位（EPP）に相当する電位を皮膚表面から検出できれば、さまざまな医学分野において有用な情報となるでしょう。こんにちは。私はマス大学口腔医学科、Max Maxillofacial LaboratoryのKumaです。本日は、表面EMGからEPP成分を抽出する手順をご紹介します。当研究室では、EPPの特性を研究するためにこの手法を用いています。それでは始めていきましょう。まず、9本の電極を準備します。それらを適切な位置でアンプに接続してください。そのうち8本は筋肉上の部位からの信号記録に使用し、1本を基準電極とします。記録電極と基準電極をアンプに接続した後、ディスクに導電性ペーストを充填します。ペーストの種類は問いませんが、低流動性のものが適しています。電極を皮膚に貼付する前に、被験者に強く噛んでもらい、顔面における咬筋のおおよその位置を特定します。咬筋の上端腱は頬骨弓に、下端腱は下顎角に付着しているため、長い粘着テープを使用してこれらを固定します。頬骨弓と下顎角に、それぞれ8箇所の記録部位をマークします。次に、8本の記録電極を等間隔にテープ上に配置し、アレイを皮膚表面に貼り付けます。最初の記録電極は頬骨弓に、最後の記録電極は下顎角に配置します。最後に、基準電極を鼻尖に貼り付けます。電極を配置した後、筋電図（ELECTROMYOGRAMまたはEMG）の記録を開始できます。まず、多チャンネルアナログアンプのパラメータを設定します。ゲインをX 500に、ローパスフィルターを0.5 hertzに、ハイパスフィルターを10 kilohertzに設定してください。アナログアンプの出力（a）をアナログ-デジタル変換器に接続します。すべてが接続された状態で、デジタル信号をサンプリングレート 20 kilohertz のLabVIEWソフトウェアで処理します。同側でのガムを素早く噛みしめる動作中のEMGを記録します。記録プロセスが完了すると、8つのチャンネルからのトレースがLabVIEWディスプレイに表示されます。次に、信号から終板電位成分を抽出してEPP成分を取り出す方法を確認しましょう。まず、生のEMGから活動電位成分を除去します。ハイカットデジタルフィルターを用い、遮断周波数 10 hertz でフィルターを適用し始めます。正方向または負方向に振れる緩やかな波形が現れます。この波形が EPP に相当し、極性の違いは終板電流の同期ソース関係を反映しています。咬筋から記録を行う際、波形の最も負の偏向は最も下方の記録部位からのトレースで認められ、そこから3部位ほど離れたところで極性が反転することが予想されます。EPP成分の大きさは、偏向のピーク点または偏向中の面積として測定できます。各チャネルのEPP波形を、最も負の偏向を示した参照チャネルに対してプロットすることで、EPP成分の極性変化を決定することが可能です。次に、適用するフィルターの遮断周波数を高くすると、緩徐波は振動的になります。この振動は遮断周波数の上昇とともに増大し、一般に30 hertzの遮断周波数で顕著になります。波の位相は、10 hertzでフィルター処理したEPP波の極性が反転して見えたトレースにおいて、反転します。振動の位相差は、隣接する正または負のピーク間の間隔から、10 hertzでフィルタリングしたEPP波に適用したものと同じグラフを用いて確認できます。振動の周波数の近似値を求めることができます。ここに、記録を行った咬筋に沿った8箇所の部位の模式図を示します。次に、咬筋上の各部位から同時に記録された単極EMGのサンプルを示します。同側の急速な歯列咬合に対する反応として、各生EMGに重畳されたカットオフ周波数 10 hertz のハイカットデジタルフィルタを用いてEPP成分を抽出した。本試行では、トレース-5および-6で最大の負への偏向が観察され、ハイカットデジタルフィルタのカットオフ周波数を 30 hertz に設定したところ、トレース-3を境に極性が変化した。緩徐波は振動を示した。また、10 HzでフィルタリングされたEPP波の極性が変化したトレース3にわたって、その位相もシフトしました。この被験者において、振動の隣接する正のピーク間の間隔を測定しました。16回の記録における平均ピーク間間隔は31.7 millisecondsでした。表面EMG記録からEPP成分を抽出する方法について説明しました。この手順を行う際は、EPP信号に適したさまざまな記録パラメータを設定し、EMGをモノポーラ方式で記録することが重要であることに留意してください。以上です。ご視聴ありがとうございました。皆様の実験がうまくいくことを願っております。

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